способ ультразвуковой сварки термопластов

Формула изобретения

СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ТЕРМОПЛАСТОВ, включающий воздействие на них статического давления и ультразвуковых колебаний и снижение мощности ультразвуковых колебаний в момент достижения термопластом вязкотекучего состояния, отличающийся тем, что мощность ультразвуковых колебаний снижают до 10 - 20% от номинального уровня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ультразвуковой технологии и может быть использовано при соединении различных деталей с помощью термопластичных заклепок в электротехнической, радиотехнической, приборо- строительной и других областях производства.

Известен способ ультразвуковой сварки термопластов путем воздействия на них статического давления и ультразвуковых колебаний, после чего при достижении текучести термопластов уменьшают частоту ультразвуковых колебаний на 20-50%, а амплитуду ультразвуковых колебаний увеличивают в 1,5-2 раза.

Однако, недостатком данного способа является то, что ввиду уменьшения частоты колебаний на 20-50% , колебательная мощность будет стремиться к нулю, и, как следствие, к нулю будет стремиться амплитуда. Для того, чтобы при этих условиях увеличить амплитуду в 1,5-2 раза необходимо в десятки раз увеличить мощность, подаваемую на преобразователь (акустический узел). Так как преобразователь будет работать не на резонансной частоте, то произойдет его значительный разогрев, сообщая дополнительную тепловую энергию к зоне сварки. При ультразвуковой сварке разогрев рабочего инструмента (акустического узла) приводит лишь к дополнительной деформации, не снижая вероятности термодеструкции и не снижая остаточные напряжения в материале при остывании.

Кроме того, для реализации известного способа необходимо иметь широкополосный ультразвуковой генератор, что является сложной технической задачей и, как правило, такие генераторы имеют существенный вес и габариты, низкий КПД. Цель изобретения - повышение качества соединений.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе ультразвуковой сварки термопластов, заключающимся в воздействии на термопласт статического давления и ультразвуковых колебаний и снижении мощности ультразвуковых колебаний, в момент достижения термопластом вязкотекучего состояния мощность ультразвуковых колебаний снижают до 10-20% от номинального уровня. Это снижение мощности дает возможность снизить величину колебательной энергии, поступающей в зону сварки с целью снижения вероятности термодеструкции материала и снятия напряжения в материале при его остывании.

Данный способ проверялся при формировании заклепок диаметром 16 мм из полиметилметакрилата. При этом время проковки (время остывания) было увеличено с 2 до 4 с. Через 10 сут у заклепок, полученных без воздействия ультразвука в процессе формирования сварного соединения, и с воздействием ультразвука сравнивались свойства. В первом случае было обнаружено наличие микротрещин, а во втором - их отсутствие. Кроме того, при сварке различных блок-сополимеров, поликарбонатов и т. д., т. е. разнородных термопластов, имеющих различные физико-химические свойства, замечено также появление трещин "серебра" в зоне сварки.

При сварке изделий из блок-сополимера этилена с пропиленом было установлено, что если в процессе остывания зоны сварки на зону сварки воздействовать ультразвуком, то значительно снижается возможность появления микротрещин, вызванных остаточными внутренними напряжениями.